CN105885978A - 一种型煤、电石的制备方法和电石的制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种型煤、电石的制备方法和电石的制备系统，其中，所述型煤的制备方法包括：将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶粉煤；将所述中低阶粉煤加入陈化装置中，与离子液体废水溶液混合陈化；将经过混合陈化后的产物送入成型装置，制成预设形状的煤团；将所述煤团进行干燥后，得到预设形状的型煤。采用这种型煤的制备方法制备型煤；将得到的型煤送入预热炉进行热解，得到油气产品及高温型球半焦；将所述高温型球半焦与生石灰混合，冶炼制得液体电石及电石炉气。

Description

一种型煤、电石的制备方法和电石的制备系统

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种型煤、电石的制备方法和电石的制备系统。

背景技术

离子液体作为一种新兴的天然纤维素的绿色溶剂，因为其溶解能力强、不挥发、化学稳定性好而备受关注。目前，以离子液体为溶剂制备再生纤维素功能膜的工艺已有专利报道，且已实现工业化生产。在该工艺中，纤维素在离子液体中溶解、制成纤维素膜后要经过多次水洗以去除其中的离子液体，因此会产生大量的离子液体水溶液。尤其是在第二次以后的水洗过程中，产生的离子液体水溶液浓度较低，要通过减压蒸馏的方式除水回收离子液体将耗费大量的电能，提高生产成本。因此，目前该部分离子液体废水溶液基本上被直接排放，不仅对环境造成影响，且由于离子液体价格昂贵，存在巨大的浪费。

与此同时，随着采煤工业现代化程度的发展，原煤中粉煤的比例高达70％-80％，但是目前煤炭的利用行业对煤的大小、形状等均具有一定的要求，尤其是电石行业，只能以块状的兰炭为原料，从而导致块煤资源供应紧张，粉煤大量积压。而中低阶煤是指煤化程度较低的煤，其中的挥发份含量在10-40％，可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤等。型煤技术可以高效利用粉煤，制备适合电石冶炼的碳基原料。目前型煤推广过程中遇到的最大困难在于粘结剂的有效选择，因此探索有效的粘结剂是解决电石生产原料，降低电石生产成本的关键。

发明内容

本发明期望提供一种型煤、电石的制备方法和电石的制备系统，能降低粉煤成型成本，进而节约电石生产成本。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种型煤的制备方法，该方法包括：

将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶粉煤；

将所述中低阶粉煤加入陈化装置中，与离子液体废水溶液混合陈化；

将经过混合陈化后的产物送入成型装置，制成预设形状的煤团；

将所述煤团进行干燥后，得到预设形状的型煤。

上述型煤的制备方法中，所述中低阶粉煤的粒径<1毫米。

上述型煤的制备方法中，所述离子液体废水溶液的离子液体类型为咪唑类离子液体。

上述型煤的制备方法中，所述离子液体废水溶液中离子液体的含量为5％-30％；

所述将所述中低阶粉煤加入陈化装置中与离子液体废水溶液混合陈化包括：

所述离子液体废水溶液按照所述中低阶粉煤质量的10％-50％与所述中低阶粉煤混合，陈化时间为30-75分钟。

本发明实施例还提供一种电石的制备方法，所述方法包括：

采用上述任意一种型煤的制备方法制备型煤；

将得到的型煤送入预热炉进行热解，得到油气产品及高温型球半焦；

将所述高温型球半焦与生石灰混合，冶炼制得液体电石及电石炉气。

上述电石的制备方法中，可将所述预热炉的加热装置中燃烧所放出的烟气作为干燥介质，对所述煤团进行干燥，干燥温度为150-200℃。

上述电石的制备方法中，所述将得到的型煤送入预热炉进行热解的热解温度为550-800℃。

上述电石的制备方法中，在将所述高温型球半焦与生石灰混合之前，输送高温型球半焦的过程中采取保温措施。

本发明实施例还提供一种电石的制备系统，该系统包括：原料预处理单元、加水陈化单元、成型单元、干燥单元、热解单元以及电石冶炼单元；其中，

原料预处理单元，包括依次连接的破碎装置、中间储仓、螺旋输送装置，螺旋输送装置的出口与所述加水陈化单元的入口相连；用于将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶粉煤；

加水陈化单元，包括喷水装置、搅拌装置和陈化池，并设有中低阶粉煤入口以及混合物料出口；用于将所述中低阶粉煤与离子液体废水溶液混合陈化；

成型单元，与所述陈化池的混合物料出口相连；用于将经过混合陈化后的产物制成预设形状的煤团；

干燥单元，为密闭输送装置，其入口与所述成型单元的出口相连，其出口与所述热解单元的入口相连，所用干燥介质为所述热解单元产生的烟气；

热解单元，为预热炉，包括型煤入口、烟气出口、油气出口以及高温型球半焦出口；用于对进入的型煤进行热解，得到油气产品及高温型球半焦；

电石冶炼单元，为电石炉，包括高温球团入口、块状生石灰入口、电石炉气出口和电石出口；用于将所述高温型球半焦与生石灰混合，冶炼制得液体电石及电石炉气。

进一步的，上述电石的制备系统还包括：

高温输送单元，该高温输送单元的入口与所述热解单元的高温型球半焦出口相连；该高温输送单元的出口与电石炉的高温型球半焦入口连通。

本发明技术方案的有益效果在于：以粉状中低阶煤为原料，加入离子液体废水溶液陈化后，湿法成型，利用离子液体对煤粉极好的粘结性能，保证型球在后续的脱水以及热解过程中保持较低的粉化率，以满足电石生产对原料粒度的要求；本方案充分利用了离子液体废水溶液中离子液体的性能，避免了离子液体废水溶液排放产生的环境问题；为粉煤成型提供了一种性能优良且操作简单的成型方法，降低了粉煤成型的成本；离子液体废水溶液作为粉煤成型粘结剂的优点：①离子液体的粘度较大，且可与纤维素、煤及其他生物质中的羟基或羧基等产生氢键，形成粘度极大的球团，起到粘结剂的作用；②离子液体的分解温度一般较高，在脱水阶段(≤200℃)可起到良好的粘结剂作用，避免球团在干燥过程中破碎；在热解阶段，离子液体分解，而此时型球本身产生的胶粘质可起到粘结剂的作用，保证型球在整个过程中保持较低的粉化率，以满足电石生产对原料粒度的要求；③湿浆压球比较简单，降低了干粉压球对原料粒度，压球压力以及压球温度的要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电石的制备方法的工艺流程示意图；

图2为本发明实施例提供的电石的制备系统的组成结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的电石的制备方法的工艺流程示意图，如图1所示，该方法包括：

第一步：原料预处理，即通过破碎装置将中低阶煤破碎至<1mm；第二步：混合陈化：向煤粉中加入离子液体废水溶液，加水量为煤粉质量的10％-50％；其中，在本发明中所指离子液体类型主要为对生物质具有较强相容性的咪唑类离子液体，即：阳离子为N-甲基咪唑阳离子，阴离子为醋酸根离子、氯离子、磷酸三甲酯等酸根离子；离子液体废水溶液中离子液体的含量为5％-30％；陈化时间为30-75分钟；

第三步：成型，本实施例所用的成型装置为普通的压球装置，压力为10MPa；但本发明并不限制成型装置的压力和压型形状，可根据生产需要选择合适的成型装置；

第四步：干燥，本实施例中型球的干燥温度为150-200℃，主要去除型球中游离的水，但该温度未达到原煤挥发分提出的温度；干燥用的介质可以采用后续预热炉加热装置所放出的烟气；

第五步：热解，将干燥后的型球送入预热炉进行热解，得到高附加值的油气产品及高温型球半焦；其中，热解温度为550-800℃；

第六步：高温输送，即热解后所得的高温型球半焦直接经密封保温罐或密封保温链板输送到电石冶炼单元，与生石灰混合，充分利用了煤热解剩余固体产物的显热，降低了电石生产的电耗；

第七步：电石冶炼，高温型球半焦及加入的块状生石灰在电石炉内加热到1900-2200℃，冶炼制得液体电石及电石炉气。

由上述过程可知，在执行完第四步之后，便可以获得预设形状的型煤，即本发明实施例实质还提供了一种型煤的制备方法，即：

将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶粉煤；

将所述中低阶粉煤加入陈化装置中，与离子液体废水溶液混合陈化；

将经过混合陈化后的产物送入成型装置，制成预设形状的煤团；

将所述煤团进行干燥后，得到预设形状的型煤。

上述型煤的制备方法中，所述中低阶粉煤的粉末直径<1毫米。

上述型煤的制备方法中，所述离子液体废水溶液的离子液体类型为咪唑类离子液体。

上述型煤的制备方法中，所述离子液体废水溶液中离子液体的含量为5％-30％；

所述将所述中低阶粉煤加入陈化装置中与离子液体废水溶液混合陈化包括：

所述离子液体废水溶液按照所述中低阶粉煤质量的10％-50％与所述中低阶粉煤混合，陈化时间为30-75分钟。

在上述方案中，向粉煤中加入离子液体废水溶液，实质是加入水和离子液体，而水和离子液体的作用主要包括：

①水分对煤粉与石灰粉的成型过程起到较好的润滑作用，提高粘结剂在物料中的分散性能；

②离子液体的热稳定性高，在脱水的过程中，能与原煤中的-OH，-COOH等形成氢键，起很好的交联作用；

③离子液体是很好的润滑剂，有利于煤粉与石灰粉的充分接触，增强粘结作用；

④离子液体的粘度较大，可将煤粉与石灰粉粘结在一起，增强型球的抗摔、抗压等机械强度。

除此以外，本方案采用离子液体废水溶液作为型煤的粘合剂是对工业废水的再利用，既可节约型煤以及电石的生产成本，还可以减少对环境的污染。再者，上述电石的制备方法中，先将型煤送入预热炉进行热解，还可以得到高附加值的油气产品，并且预热炉加热产生的烟气还可用来作为干燥成型煤团的干燥剂，不但提供了整个工艺的产品产值，也进一步节约了能源和成本。

图2是本发明实施例提供的电石的制备系统的组成结构示意图，如图2所示，该系统包括：原料预处理单元1、加水陈化单元2、成型单元3、干燥单元4、热解单元5、高温输送单元6以及电石冶炼单元7；其中，

原料预处理单元1包括中低阶煤破碎装置11、中低阶煤中间储仓12、中低阶煤螺旋输送装置13；所述中低阶煤破碎装置11依次与中低阶煤中间储仓12和中低阶煤螺旋输送装置13相连；

加水陈化单元2包括喷水装置21、搅拌装置22和陈化池23，并设有中低阶煤入口24以及混合物料出口25；其中所述中低阶煤粉入口24与中低阶煤螺旋输送装置13的出口相连；喷水装置21置入陈化池23的顶端，搅拌装置22置于陈化池23的内部；

成型单元3包括储仓31和对挤双辊32；其中，所述储仓31的入口与陈化池的混合物料出口25相连；

干燥单元4为型球输送链板，是密闭输送装置，干燥单元4中所用干燥介质为热解单元5产生的烟气；型球输送链板的入口与对挤双辊32的出口相连；

热解单元5所用装置为预热炉，包括型球入口51、烟气出口52、油气出口53以及高温型球半焦出口54；所述型球入口51与干燥单元4的出口相连；所述烟气出口52与上述干燥单元4的出口相连；其中所述预热炉内部设置有上下两层加热的蓄热式辐射管，其中每层所述蓄热式辐射管包括多个平行且均匀分布的蓄热式辐射管，所述上下两层蓄热式辐射管中的每一个蓄热式辐射管平行并且沿所述煤热解反应器的本体高度方向上错开分布；

高温输送单元6的入口与热解单元5的高温型球半焦出口54相连；高温输送单元6的出口与电石炉的高温型球半焦入口71联通；所述高温输送装置6可以是保温桶或保温链板中的一种；

电石炉7设有高温型球半焦入口71、块状生石灰入口72、电石炉气出口73和电石出口74。熔融的电石由电石液出口74导出后经冷却形成电石产品；反应过程中产生的电石炉气由电石炉气出口73导出后，经净化装置净化后用于SNG的制备。

本发明提供的电石制备系统，用于实现上述型煤和电石制备方法，因此具有与上述型煤和电石制备方法相同的有益效果。

实施例1

以长焰煤为原料，首先通过破碎装置将原煤的粒度破碎到<1mm，然后，将煤粉置入陈化池中，喷入煤粉质量50％的离子液体废水溶液，离子液体水溶液的浓度为8％，离子液体的加入量为煤粉总质量的4.0％；混合均匀后采用螺旋进料机输送到压球机进行成型。得到的型球在180℃的密闭保温输送装置中进行边输送边干燥，其中干燥介质来自于后续预热炉的烟气，并与型球逆向输送，干燥后的型球携带热量直接进入预热炉，进行热解，预热炉的温度为650℃，获得高品质的油气产品以及高温球团。高温球团经密封保温输送设备输送进电石炉，与同时入炉的生石灰混合，生产电石。

实施例2

本实施例中的原煤为气煤。首先通过破碎装置将原煤的粒度破碎到<1mm；然后，将煤粉置入陈化池中，喷入煤粉质量15％的离子液体废水溶液，并不断搅拌，离子液体水溶液的浓度为25％，离子液体的加入量为煤粉总质量的3.75％，；混合均匀后采用螺旋进料机输送到压球机进行成型。得到的型球在180℃的密闭保温输送装置中进行边输送边干燥，其中干燥介质来自于后续预热炉的烟气，并与型球逆向输送，干燥后的型球携带热量直接进入预热炉进行热解，预热炉的温度为780℃，获得高品质的油气产品以及高温球团。高温活性球团经密封保温输送设备输送进电石炉，与同时入炉的生石灰混合，生产电石。

本发明是针对低浓度离子液体废水溶液回收成本高、直接排放造成环境污染以及电石生产所需优质块状兰炭缺乏、粉煤成型工艺无有效粘结剂的问题，创造性的将离子液体废水溶液引入粉煤成型工艺，有效利用离子液体高粘度、高分解温度，且可与煤中的羟基、羧基等形成氢键，从而形成高粘度球团的性质，为粉煤成型提供了一种高效而价格低廉的粘结剂。本方案具有如下优点：

(1)使离子液体废水溶液中离子液体得到有效利用，避免了离子液体废水溶液排放产生的环境问题；

(2)为粉煤成型提供了一种性能优良的粘结剂，降低了粉煤成型的成本；

(3)以离子液体废水溶液为粘结剂，采取湿法成型工艺，不仅成球条件被大大降低，避免了干粉压球对原料粒度，压球压力以及压球温度的要求，而且离子液体被水稀释后，有利于其在粉煤中的充分分散，提高粘结剂与粉煤的接触面积；

(4)离子液体废水溶液作为粉煤成型粘结剂的优点：①离子液体的粘度较大，且可与纤维素、煤及其他生物质中的羟基或羧基等产生氢键，形成粘度极大的球团，起到粘结剂的作用；②离子液体的分解温度一般较高，在脱水阶段(≤200℃)可起到良好的粘结剂作用，避免球团在干燥过程中破碎；在热解阶段，离子液体分解，而此时型球本身产生的胶粘质可起到粘结剂的作用，保证型球在整个过程中保持较低的粉化率，以满足电石生产对原料粒度的要求；

(5)热解后所得的高温球团采用密封保温输送设备输入到电石炉中，充分利用热解后高温固体的显热，进一步降低电石生产的耗电量，达到降低电石的生产成本和节能的目的。

再次说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种型煤的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶粉煤；

将所述中低阶粉煤加入陈化装置中，与离子液体废水溶液混合陈化；

将经过混合陈化后的产物送入成型装置，制成预设形状的煤团；

将所述煤团进行干燥后，得到预设形状的型煤。

2.根据权利要求1所述型煤的制备方法，其特征在于，所述中低阶粉煤的粒径<1毫米。

3.根据权利要求1或2所述型煤的制备方法，其特征在于，所述离子液体废水溶液的离子液体类型为咪唑类离子液体。

4.根据权利要求3所述型煤的制备方法，其特征在于，所述离子液体废水溶液中离子液体的含量为5％-30％；

所述将所述中低阶粉煤加入陈化装置中与离子液体废水溶液混合陈化包括：所述离子液体废水溶液按照所述中低阶粉煤质量的10％-50％与所述中低阶粉煤混合，陈化时间为30-75分钟。

5.一种电石的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

根据权利要求1至4任一项所述的型煤的制备方法制备型煤；

将得到的型煤送入预热炉进行热解，得到油气产品及高温型球半焦；

将所述高温型球半焦与块状生石灰混合，冶炼制得液体电石及电石炉气。

6.根据权利要求5所述电石的制备方法，其特征在于，将所述预热炉的加热装置中燃烧所放出的烟气作为干燥介质，对所述煤团进行干燥，干燥温度为150-200℃。

7.根据权利要求5或6所述电石的制备方法，其特征在于，所述将得到的煤团送入预热炉进行热解的热解温度为550-800℃。

8.根据权利要求7所述电石的制备方法，其特征在于，在将所述高温型球半焦与生石灰混合之前，输送所述高温型球半焦的过程中采取保温措施。

9.一种电石的制备系统，其特征在于，所述系统包括：原料预处理单元、加水陈化单元、成型单元、干燥单元、热解单元以及电石冶炼单元；其中，

原料预处理单元，包括依次连接的破碎装置、中间储仓、螺旋输送装置，螺旋输送装置的出口与所述加水陈化单元的入口相连；用于将中低阶煤进行破碎筛分后得到中低阶粉煤；

加水陈化单元，包括喷水装置、搅拌装置和陈化池，并设有中低阶粉煤入口以及混合物料出口；用于将所述中低阶粉煤与离子液体废水溶液混合陈化；

成型单元，与所述陈化池的混合物料出口相连；用于将经过混合陈化后的产物制成预设形状的煤团；

干燥单元，为密闭输送装置，其入口与所述成型单元的出口相连，其出口与所述热解单元的入口相连，所用干燥介质为所述热解单元产生的烟气；

热解单元，为预热炉，包括型煤入口、烟气出口、油气出口以及高温型球半焦出口；用于对进入的型煤进行热解，得到油气产品及高温型球半焦；电石冶炼单元，为电石炉，包括高温型球半焦入口、块状生石灰入口、电石炉气出口和电石出口；用于将所述高温型球半焦与生石灰混合，冶炼制得液体电石及电石炉气。

10.根据权利要求9所述电石的制备系统，其特征在于，所述系统还包括：

高温输送单元，该高温输送单元的入口与所述热解单元的高温型球半焦出口相连；该高温输送单元的出口与电石炉的高温型球半焦入口连通。